Les systèmes toxine-antitoxines (TA) sont abondants dans la majorité des génomes bactériens séquencés à ce jour. Ces systèmes codent une toxine stable qui inhibe soit la transcription, soit la traduction, et une antitoxine qui contrecarre l’effet de la toxine par formation d’un complexe avec celle-ci. L’antitoxine est instable suite à sa dégradation continue par les protéases ATP-dépendantes. Afin de maintenir un ratio antitoxine : toxine constant en condition normale de croissance, l’expression des systèmes TA est régulée négativement au niveau transcriptionnel par le complexe toxine-antitoxine. Au début de notre travail, cinq systèmes TA étaient identifiés dans le chromosome d’E. coli. Il avait été montré par notre laboratoire que parmi ces systèmes, seul yefM-yoeB était activé en condition de surproduction de la protéase ATP-dépendante Lon. Ce résultat était surprenant puisque Lon était connue pour dégrader également l’antitoxine RelB du système chromosomique relBE. Un des objectifs de notre travail était de comprendre les mécanismes sous-jacents à cette spécificité. Nous avons montré que l’antitoxine YefM était dégradée à la fois par Lon et les protéases ClpAP et ClpXP. Nous avons également montré qu’en condition de surproduction de Lon, YefM était fortement instable (t1/2~ 10 min. vs 60 min en condition normale). Cette instabilité accrue permet donc l’activation du système yefM-yoeB, c’est-à-dire la libération de la toxine YoeB du complexe qu’elle forme avec YefM. Nous avons également avons montré que le t1/2 de RelB n’était pas affecté par la surproduction de Lon, ce qui explique pourquoi le système relBE n’est pas activé dans ces conditions. Notre hypothèse était qu’un cofacteur soit nécessaire à la dégradation de RelB par Lon et que celui-ci serait limitant dans nos conditions expérimentales. Le crible génétique que nous avons réalisé n’a cependant pas permis d’identifier de cofacteur de dégradation ni de régulateur transcriptionnel en trans du système relBE. Un deuxième volet de notre travail de thèse a consisté en l’étude de la fonction des systèmes TA chromosomiques. L’hypothèse prévalente au début de notre travail était que les systèmes TA soient intégrés dans les voies adaptatives de réponses au stress. Cependant, le résultat de leur activation était controversé. L’hypothèse du groupe de Gerdes était que leur activation mène à un état bactériostatique réversible alors que le groupe d’Engelberg-Kulka montrait que le système mazEF était un système de mort programmée. Afin d’éclaircir le rôle des cinq systèmes TA dans la physiologie d’E. coli, nous avons testé l’effet de nombreux stress sur la croissance et la viabilité de souches sauvages et de souches délétées de ces systèmes. Aucune des conditions que nous avons testées n’a entraîné une diminution de la viabilité excluant de manière définitive l’hypothèse de la mort programmée. De plus, l’inhibition de croissance causée par ces différents stress s’est avérée être indépendante des cinq systèmes, de même que la phase de récupération suivant les différents stress. Enfin, nos expériences de compétition ont clairement démontré que les cinq systèmes ne procuraient aucun avantage sélectif aux bactéries dans des conditions de compétition en carence nutritive. Les systèmes TA étudiés dans ce travail ne jouent donc aucun rôle dans l’adaptation aux stress que nous avons testé puisqu’ils n’améliorent ni l’aptitude (fitness), ni la compétitivité des bactéries dans ces conditions.

Les systèmes Toxine Antitoxine (TA) sont présents chez la plupart des génomes bactériens. Nous rapportons dans cette étude la présence de tels systèmes chez la bactérie pathogène Helicobacter pylori. Ce nouveau système TA de type I, de la même manière que les autres systèmes de type I décrits, est composé d’une toxine peptidique membranaire (AapA) dont la traduction est inhibée par un ARNnc (IsoA) suivant une interaction côté 5’ non traduit de l’ARNm. La structuration particuliere de l’ARNm a permit l’identification d’orthologue de ce système dans les chromosomes des genres Helicobacter et Campylobacter mais aussi sur leur patrimoine génétique mobiles, tels les plasmides. Ceci impliquant leur potentielle acquisition dans le génome par transfert génétique horizontal. La deuxième partie de l’étude se focalise sur la résolution par RMN du liquide de la structure atomique de la toxine AapA1 dans un environnement pseudo-membranaire. Une approche par mutation révèle les determinants structuraux de la toxicité, pointant la présence d’une empreinte de charge dans la partie helicoidale transmenbranaire de la toxine présente aussi chez d’autres toxines de Type I. La dernière partie de l’étude se centre sur l’expression et la purification de la toxine afin d’en étudier la structure en environnement membranaire complexe par RMN du solide. Les résultats prometteurs ouvrent la voie à une caractérisation de la toxine par l’expérience de PISEMA. / Toxin-antitoxin (TA) systems are present in almost all bacterial genomes. Here we report that the genome of the major human gastric pathogen, Helicobacter pylori, is hosting several copies of a new family of type I TA systems. Similarly to other type I TA systems, the toxin (AapA) is a small membrane protein whose expression is controlled by a small antisense RNA (IsoA, antitoxin) that binds to the 5’ untranslated region (UTR) of the mRNA. In addition we used the strong conservation of the mRNA folding to identify homologs of this TA system not only in other Helicobacter and Campylobacter chromosomes but also on plasmids, indicating that this new TA system might have been spread over different genomes via horizontal gene transfer.The second part of the study take account of the AapA toxin itself. We acutely determine the structure of AapA1 by liquid state NMR in membrane mimicking environment. We then probe first structural insight on atomic structural determinants of its toxicity following a mutation studies.These results reveal a particular charge pattern on the transmembrane α helix domain of AapA toxin similary to other Type I toxin. A third part of the studies is based on expression and purification of the toxin in order to determine the structure in complex membrane environment by solid state NMR. The promosisng result open the way to characterize the toxin by PISEMA experiment.

Les systèmes toxine-antitoxine (STA) sont généralement constitués de deux petites protéines cytoplasmiques : une toxine stable et une antitoxine instable capable de neutraliser la toxine et de réprimer l’expression de l’opéron toxine-antitoxine. Une étude menée au laboratoire avait mis en évidence que la perte du gène hicB3 (ypo3369) de Y. pestis, codant une antitoxine solitaire putative, entraine un retard de la croissance bactérienne in vitro et une atténuation de la virulence dans un modèle murin de peste bubonique (Pradel et al., 2014). Par analyse in silico, nous avons détecté, en amont de hicB3, un petit gène non annoté candidat pour coder la toxine HicA3. La surproduction de HicA3 provoque la bactériostase chez Escherichia coli et Y. pestis et la production subséquente de HicB3 restaure la croissance. HicA3 et HicB3 constituent donc un STA fonctionnel. Cependant, la perte du STA HicA3B3 n’affecte pas la virulence de Y. pestis dans un modèle murin de peste bubonique. Nous avons ensuite purifié et caractérisé les protéines HicA3 et HicB3. La toxine HicA3 est une ribonucléase monomérique de 66 aa qui comporte un résidu histidine catalytique essentiel pour son activité. L’antitoxine HicB3 a une double fonction : elle interagit avec HicA3 pour la neutraliser et elle réprime le promoteur de l’opéron hicA3B3. Des expériences de retard sur gel et de fusions transcriptionnelles avec un gène rapporteur ont révélé que l’antitoxine HicB3 et le complexe HicA3-HicB3 se fixent sur deux opérateurs chevauchant les boîtes -10 et -35 du promoteur PhicA3. Nous avons également résolu la structure cristalline de l’antitoxine HicB3 et celle du complexe HicA3-HicB3. HicB3 est un tétramère qui comporte deux domaines de fixation à l’ADN du type ruban-hélice-hélice et deux domaines de neutralisation de la toxine. / Toxin-antitoxin systems (TAS) are generally constituted by two small cytoplasmic proteins: a stable toxin and an unstable antitoxin which neutralizes the toxin and represses the expression of the toxin-antitoxin operon. In previous research, our lab found that Yersinia pestis lacking the hicB3 (ypo3369) gene, encoding a putative orphan antitoxin, has a growth defect in vitro and is attenuated for virulence in a murine model of bubonic plague (Pradel et al., 2014). In silico analysis revealed a small gene upstream of hicB3, encoding a putative toxin that we called HicA3. HicA3 overproduction generates bacteriostasis of Escherichia coli and Y. pestis, and the subsequent production of HicB3 restores cell growth. HicA3 and HicB3 thus constitute a functional TAS. However, the lack of the HicA3B3 TAS does not affect Y. pestis virulence in a murine model of bubonic plague. We then purified and characterized the HicA3 and HicB3 proteins. The HicA3 toxin is a monomeric 66-aa ribonuclease with a catalytic histidine residue required for its activity. The HicB3 antitoxin has two functions: it binds and neutralizes HicA3 and it represses the hicA3B3 operon promoter. Gel-shift assays and transcriptional reporter fusion experiments showed that both HicB3 and the HicA3-HicB3 complex bind to two operators overlapping the -10 and -35 boxes of the PhicA3 promoter. We also solved the crystal structures of the HicB3 antitoxin and the HicA3-HicB3 complex. HicB3 is a tetramer with two DNA binding domains of the ribbon-helix-helix type and two toxin neutralization domains.

Les systèmes toxine-antitoxine (TA) sont très répandus au sein des génomes bactériens. Ces opérons bicistroniques de petite taille ont été découverts sur des plasmides à bas nombre de copies. Dans ce contexte génétique, les systèmes TA confèrent un avantage sélectif à leurs molécules-hôtes en tuant les bactéries-filles qui ne les ont pas héritées par le mécanisme de tuerie post-ségrégationnelle (PSK, post-segregational killing). Ces systèmes génétiques sont également appelés modules d’addiction étant donné qu’ils rendent la descendance des bactéries qui les contiennent dépendantes de leur présence. Alors que leur rôle dans les molécules d’ADN épisomiques est relativement bien établi, le sens biologique de la présence d’homologues à ces systèmes épisomiques au sein des chromosomes bactériens est sujet à d’intenses débats. L’idée que les systèmes TA chromosomiques confèrent un avantage sélectif a été mise en évidence dans plusieurs modèles. Selon ces modèles, les systèmes TA permettent aux bactéries de mieux faire face à des conditions environnementales stressantes. Entre-temps, la compréhension de l’évolution des génomes bactériens a connu des avancées significatives. L’impressionnante capacité d’adaptation des bactéries est aujourd’hui majoritairement attribuée au transfert horizontal de gènes (THG) provoqué par les éléments génétiques mobiles (phages, plasmides, transposons…). Dans le débat du rôle des systèmes TA chromosomiques, très peu d’attention a été accordée aux relations phylogénétiques et interactions entre systèmes plasmidiques et chromosomiques co-existant au sein d’un même hôte ainsi qu’à l’impact du THG sur leur évolution. Notre travail de thèse vise à mieux comprendre la biologie des systèmes TA en tenant compte de ces paramètres. Nous nous sommes intéressés à des systèmes homologues au système plasmidique ccdF. Nous avons étudié expérimentalement les 4 systèmes ccd (ccd1, ccd2, ccd3 et ccd4) qui co-habitent au sein du chromosome d’Erwinia chrysanthemi 3937 (une bactérie phytopathogène), leurs interactions intragénomiques et les interactions de ces systèmes avec le système plasmidique ccdF. Ce cadre expérimental a mené à la construction du modèle d’anti-addiction. Ce modèle propose que certains systèmes chromosomiques puissent conférer un avantage sélectif à leurs hôtes bactériens en interférant avec le PSK médié par leurs homologues plasmidiques. Cet avantage sélectif pourrait permettre la fixation de systèmes TA latéralement acquis au sein des populations bactériennes. Nous avons également recherché de nouveaux systèmes ccd au sein des génomes bactériens afin d’avoir un aperçu de leur distribution, des contextes génétiques dans lesquels ils existent et de l’implication du THG dans leur dispersion. Les réflexions qui ont accompagné notre recherche nous ont mené à proposer une synthèse sur le rôle des systèmes TA (plasmidiques et chromosomiques). Celle-ci se nourrit des avancées qui ont été effectuées, ces dernières années, dans la compréhension de l’évolution des génomes bactériens, de la théorie hiérarchique de la sélection naturelle et des processus non-adaptatifs et contingents qui pourraient expliquer la présence et la propagation des systèmes TA au sein des génomes bactériens sans que ceux-ci en soient les agents causaux.

L'interaction symbiotique entre la bactérie du sol Sinorhizobium meliloti et la plante de la famille des légumineuses Medicago sp. conduit au développement d’un nouvel organe racinaire: la nodosité. Au sein de cet organe, les bactéries différenciées en bactéroïdes, réduisant l’azote atmosphérique en ammoniac directement assimilable par la plante, favorisant ainsi sa nutrition azotée. En échange, la plante, grâce à son activité photosynthétique, fournit aux bactéroïdes des composés carbonés. Cette association à bénéfice mutuel n’est toutefois pas permanente. En effet, quelques semaines seulement après l'établissement de la symbiose, une sénescence définie par une dégradation des bactéroïdes puis des cellules végétales, est observée. Cette étape du développement nodositaire est aujourd’hui encore peu étudiée et mal comprise.L’objectif premier de ce travail était donc d’analyser le rôle du bactéroïde dans cette rupture symbiotique. Pour cela, nous nous sommes plus particulièrement intéressés au rôle des systèmes Toxine Antitoxine (TA) de type VapBC de S. meliloti. En effet, ces opérons sont, dans la littérature, connus pour être impliqués dans la réponse aux stress, la persistance et/ou la mort bactérienne ainsi que la survie de la bactérie au sein de la cellule hôte. Dans un premier temps, nous avons développé une analyse globale du rôle des 11 systèmes VapBC chromosomiques de S. meliloti dans l’interaction symbiotique par des analyses in silico et de phénotypes de mutants d'invalidation du gène de la toxine en interactions avec Medicago sp. Deux études ont été réalisés de façon plus détaillées sur deux modules vapBC (VapBC5 et VapBC7). / The symbiotic interaction between the soil bacterium Sinorhizobium meliloti and the legumes plant Medicago sp. led to the development of a new root organ: the nodule. In this nodule differenciated bacteria into bacteroids, reducing atmospheric nitrogen into ammonia directly assimilated by the plant, thus promoting its nitrogen nutrition. In exchange, the plant, thanks to its photosynthetic activity, provides carbon compounds to the bacteroids. This mutual benefit association is however not permanent. Indeed, just weeks after the establishment of the symbiosis, senescence defined by a degradation of Bacteroides and plant cells, is observed. This stage of development is poorly understood in particularly about bacterial signal.The primary objective of this study was therefore to analyze the role of bacteroids in this symbiotic rupture. For this, we are particularly interested in the role of VapBC toxin antitoxin systems (TA) of S. meliloti. Indeed, in the literature, they are known to be involved in the stress response, persistence and / or bacterial death and the survival of the bacteria within the host cell. At first, we developed a global analysis of the role of 11 VapBC chromosomal systems in S. meliloti symbiotic interaction. After an in silico study, we studied the symbiotic phenotype with Medicago sp., Of each of the bacterial toxin mutants invalidation. Given the results, we, as a second step, developed a detail analysis of phenotypes obtained with two of these mutants: vapC5- and vapC7-.

L'îlot génomique Salmonella Genomic Island 1 (SGI1) est un élément intégratif et mobilisable, support de nombreux gènes de résistance aux antibiotiques, et identifié chez de nombreux genres bactériens. Le transfert de SGI1 requiert spécifiquement la présence d'un plasmide conjugatif du groupe d'incompatibilité IncA/C. Les régulateurs globaux AcaCD des plasmides IncA/C activent l’excision de SGI1 qui, une fois sous forme d’un intermédiaire extrachromosomique circulaire, va pouvoir être transféré en utilisant la machinerie de conjugaison encodée par les plasmides IncA/C (mobilisation conjugative en trans). Depuis la description de SGI1, plusieurs études ont relaté une apparente stabilité de SGI1 au cours des générations bactériennes. Cependant, des observations préliminaires indiquaient des difficultés de cohabitation entre SGI1 et les plasmides IncA/C. L’objectif de ce travail était d’étudier la stabilité de SGI1 et sa compatibilité avec les plasmides conjugatifs IncA/C dont dépend sa mobilité. L’opéron putatif S026- S025 de SGI1 a été identifié comme constituant un système Toxine-Antitoxine (TA) qui a été appelé sgiAT. Le rôle de ce système TA dans la stabilité de SGI1 a été mis en évidence en présence d'un plasmide IncA/C. De plus, l’incompatibilité entre SGI1 et les plasmides IncA/C a été démontrée expérimentalement pour la première fois. La stabilité de SGI1 est liée à son intégration chromosomique. Cependant, lorsque SGI1 est excisé du chromosome et donc vulnérable (il peut être perdu), c’est-à-dire en présence d’un plasmide IncA/C, le système TA sgiAT joue un rôle important dans le maintien de SGI1 dans les populations bactériennes. / The multidrug resistance Salmonella Genomic Island 1 (SGI1) is an integrative mobilizable element identified in several enterobacterial pathogens. This chromosomal island requires specifically the presence of a conjugative IncA/C plasmid to be excised and transfered by conjugation (mobilization in trans). Preliminary observations suggest stable maintenance of SGI1 in the bacterial host but paradoxically also incompatibility between SGI1 and IncA/C plasmids. Here, using a Salmonella enterica serovar Agona clonal bacterial population as model, we demonstrate that a Toxin-Antitoxin (TA) system encoded by SGI1 plays a critical role in its stable host maintenance when an IncA/C plasmid is concomitantly present. This system, designated sgiAT for Salmonella genomic island 1 Antitoxin and Toxin respectively, thus seems to play a stabilizing role in a situation where SGI1 is susceptible to be lost through plasmid IncA/C-mediated excision. Moreover and for the first time, the incompatibility between SGI1 and IncA/C plasmids was experimentally confirmed.

Staphylococcus aureus, est un pathogène humain majeur responsable d’infections nosocomiales et communautaires. Avec l’utilisation excessive des antibactériens, l’incidence et l’émergence de souches de S. aureus multi-résistantes aux antibiotiques ont augmenté rapidement depuis plusieurs années et constituent un véritable problème de santé publique. Le succès de S. aureus en tant que pathogène est lié à sa capacité à s’adapter rapidement à un nouvel environnement et à produire un arsenal de facteurs de virulence dont l’expression fait intervenir des protéines mais également des ARN régulateurs (ARNrég). Au cours de cette thèse, nous avons montré que les ARNrég sprG1 et SprF1 constitue un système toxine-antitoxine (STA) de type I fonctionnel où sprG1 code pour deux peptides toxiques. En condition normale de croissance, l’expression de la toxine est régulée par l’antitoxine SprF1 au niveau transcriptionnel et/ou post-transcriptionnel et traductionnel, permettant au pathogène S. aureus de croître normalement. En revanche, lorsque la bactérie est confrontée à une carence nutritive globale, l’expression de l’antitoxine est réprimée, laissant ainsi la toxine sprG1 s’accumuler dans la cellule et traduire les peptides toxiques PepG144 et PepG131, responsables de la stase bactérienne. Les deux peptides sécrétés sont capables de lyser les bactéries compétitrices présentes dans le milieu et les érythrocytes humains. Nous avons également montré, qu’en condition de stress hyperosmotique, SprF1 fixe directement les ribosomes, probablement par l’intermédiaire d’un ou de deux sites de fixation aux ribosomes, afin de réguler la synthèse protéique globale et de favoriser la persistance de S. aureus. Ces résultats montrent que SprF1 appartient à une nouvelle classe émergente d’ARNrég régulant la traduction par fixation directe sur le ribosome. Le STA sprG1/SprF1 est le premier exemple de STA de type I où l’antitoxine est le principal acteur de la fonction biologique. / Staphylococcus aureus is a major human pathogen responsible for nosocomial and community-acquired diseases. With the excessive use of antibiotics, incidence and emergence of multidrug-resistant strains of S. aureus have rapidly increased over the last decade and constitute a serious public health concern. The success of S. aureus as a pathogen is due to its ability to adapt quickly to new environment and to produce an arsenal of virulence factors whose expressions are regulated by proteins and regulatory RNA (regRNA). During my PhD thesis, we showed that RNAs sprG1 and SprF1 constitute a functional type I toxin-antitoxin system (TAS) where sprG1 encodes two toxic peptides. During normal growth conditions, toxin expression is regulated by the antitoxin SprF1 at transcriptional and/or post-transcriptional and translational level, allowing the pathogen to grow. Conversaly, when bacteria are confronted to global nutritive starvation, the antitoxin expression is repressed. This allows accumulation of the sprG1 toxin in cell and translation of both toxic peptides, PepG144 and PepG131, responsible for bacterial stasis. Interestingly, both secreted peptides are able to lyse competitor bacteria in the medium and human erythrocytes. We also showed that upon hyperosmotic stress, SprF1 directly binds ribosomes, probably though one or two ribosome-binding sites, to regulate overall protein synthesis and promote S. aureus persistence. These results suggest that SprF1 belongs to the new emerging class of regRNA regulating translation by direct ribosome-binding. The sprG1/SprF1 TAS is the first example of type I TAS where antitoxin is the leading player of the biological function.

Les métallo-b-lactamases (MBL) acquises constituent une menace sanitaire par risqué d’impasse thérapeutique dans les infections causées par les bacilles à Gram négatif, en particulier lorsque ces bactéries produisent une b-lactamase à spectre étendu (BLSE). La MBL VIM-1 est une carbapénémase qui hydrolyse toutes les β-lactamines, à l’exception des monobactames. Cette enzyme a émergé en Grèce où elle est désormais endémique chez les entérobactéries. Six souches de bacilles à Gram négatif produisant une carbapénémase ont été isolées chez un même patient qui avait été rapatrié de Grèce. Trois de ces souches, Providencia stuartii (Ps), Proteus mirabilis (Pm) et Escherichia coli (Ec), produisaient la MBL VIM-1 et la BLSE SHV-5. Dans chacune de ces trois souches, les gènes blaVIM-1 et blaSHV-5 étaient portés par un plasmide transférable par conjugaison in vitro. Les plasmides extraits des transconjugants présentaient le même profil de restriction et portaient un intégron de classe 1 identique dans lequel le gène blaVIM-1 était intégré. Nous avons émis l’hypothèse qu’un plasmide codant pour VIM-1 et SHV-5 avait été transféré de la souche Ps vers les souches Pm et Ec dans le tube digestif du patient et avons reproduit ce transfert in vivo dans un modèle de souris gnotoxéniques. Au cours de cette expérience, le plasmide codant pour VIM-1 et SHV-5 a été transféré avec succès de la souche Ps vers la souche réceptrice E. coli J53, en dehors de toute pression de sélection par les antibiotiques. Nous avons ensuite analysé la séquence complète du plasmide pTC2 extrait d’un transconjugant obtenu par conjugaion in vivo. Ce plasmide de type co-intégrat (IncA/C, IncR) de 180kb possédait un squelette de type IncA/C et une région de multirésistance (MDR1) au sein de laquelle était intégré un fragment de type IncR de 13kb. L’analyse de cette séquence nous a permis d’identifier un système de transfert de type IncA/C complet et intact et différents types de systèmes de maintien, à la fois au sein du squelette IncA/C et au sein du fragment IncR. La région mosaïque MDR1 contenait neuf séquences d’insertion (sept copies de l’IS26, une IS1 et une IS6100), 10 gènes de résistance aux antibiotiques et l’opéron mer de résistance au mercure qui étaient intégrés dans des transposons unitaires, des transposons composites ou des intégrons. Le plasmide pTC2 cumule des propriétés qui font de lui un véhicule performant de la résistance aux antibiotiques : un large spectre d’hôte, de bonnes capacités de transfert, de bonnes capacités de maintien dans une population bactérienne, une grande plasticité de sa région MDR1 et une grande variété de gènes de résistance. / Acquired metallo-b-lactamases (MBLs) represent a threat for the treatment of infections caused by Gram-negative bacteria, particularly by enterobacteria that already produce extended-spectrum b-lactamases (ESBL). VIM-1 MBL, which is a carbapenemase that can hydrolyze all classes of β-lactam antibiotics except monobactams, has emerged in Greece and is now commonly found in Enterobacteriaeae. Six carbapenemase-producing strains of Gram-negative bacilli were isolated from a unique patient transferred from Greece to a French hospital. Three of these strains, Providencia stuartii (Ps), Proteus mirabilis (Pm) and Escherichia coli (Ec) strains, were shown to produce the MBL VIM-1 and the ESBL SHV-5. In each of these three strains, the blaVIM-1 gene was carried by a plasmid transferable by in vitro conjugation. The plasmids extracted from the transconjugants displayed a unique restriction profile and harboured identical VIM-1-containing class 1 integrons. Considering the hypothesis that this VIM-1 plasmid had probably been transferred from the Ps strain to the Ec and Pm strains, we performed in vivo conjugation assays in the digestive tract of gnotobiotic mice colonized with E. coli J53, to demonstrate that the VIM-1 plasmid harboured by strain Ps was transferable in vivo, in absence of antibiotic pressure. We determined the complete nucleotide sequence of the VIM-1-encoding plasmid pTC2, which was isolated in a Greek Providencia stuartii multiresistant strain. This 180-kb plasmid was found to be a multireplicon plasmid (IncA/C, IncR), with a large IncA/C backbone and a mosaic multidrug resistance (MDR1) region, in which was inserted a 13-kb IncR fragment. A CD-search-based annotation of the plasmid allowed the identification of a complete IncA/C-type transfer system and of several putative maintenance modules, either on the IncA/C backbone, and on the IncR fragment. The complex MDR1 region contained nine insertion sequences (seven copies of the IS26, one IS1 and one IS6100), 10 resistance genes and a mercury resistance operon integrated either into unit transposons, composite transposons or integrons. The broad-host range, the transfer capacities, the stability, the high plasticity of the MDR1 region combined to the variety of resistance genes make pTC2 a superspreader of resistance determinants.

Les systèmes toxine-antitoxine (TA) sont composés d’une toxine intracellulaire qui cible un processus cellulaire essentiel et qui est neutralisée par une antitoxine. Ces systèmes sont très abondant chez les bactéries et sont impliqués dans la réponse aux stress, la formation de biofilm, le phénomène de persistance, etc.<p>Mon projet de thèse a porté sur l’étude de la diversité des systèmes TA à deux niveaux. Dans un premier temps, plusieurs toxines de la famille RelE provenant de différentes espèces bactériennes et associées à des antitoxines non-canoniques ont été étudiées. Dans la seconde partie de ma thèse, nous avons caractérisé l’activation spécifique de deux systèmes TA d’Escherichia coli au niveau de la régulation transcriptionnelle du système et de l’activation de la toxine. / Doctorat en Sciences / info:eu-repo/semantics/nonPublished

Les systèmes toxine-antitoxine sont divisés en trois classes suivant la nature et le mode d’action de l’antitoxine. Ils sont fortement représentés au sein du règne bactérien et se trouvent sur des éléments génétiques mobiles qu’ils stabilisent dans la population bactérienne, mais aussi sur les chromosomes bactériens où leur fonction n’a pas encore été établie avec certitude. Au cours de ce travail, nous avons étudié les systèmes toxine-antitoxine bactériens de classe II, qui sont généralement composés de deux gènes organisés en opéron. Le premier gène code pour une antitoxine qui antagonise l’activité de la toxine, le produit du second gène. L’antitoxine, en complexe avec la toxine, est également capable de réguler l’expression de l’opéron en se fixant au promoteur de l’opéron. Lors du commencement de cette étude, les systèmes toxine-antitoxine étaient divisés en 10 familles sur base des similarités de séquences partagées par les toxines. A chaque famille de toxine était associée une famille d’antitoxine. <p>\ / Doctorat en Sciences / info:eu-repo/semantics/nonPublished